Momentul progenitorilor neuronali influențează formarea stratelor distincte ale creierului
Regiunile externe ale creierului, cortexul, au straturi specifice de celule diferite – neuroni – care sunt ordonate similar în toate mamiferele, de la creierul mic al unui șoarece până la cel imens al unui elefant.
Cu toate acestea, proporțiile diferitelor straturi de celule variază semnificativ între specii, iar puține informații sunt disponibile despre cum și de ce se produce această variație.
Recent, cercetători de la Universitatea din Osaka au sugerat, în urma unor cercetări intense asupra dezvoltării celulelor cerebrale, că aceste diferențe sunt corelate cu momentul emiterii unor semnale specifice în creier în timpul dezvoltării timpurii. Rezultatele au fost publicate în The EMBO Journal.
Echipa de cercetare și-a început investigația concentrându-se asupra cortexului de șobolan, observând că șobolanii au un strat profund semnificativ mai mare – în raport cu stratul cortical superior – comparativ cu alte șapte mamifere, inclusiv șoareci. După această descoperire inițială, creierul șobolanilor a fost comparat cu cel al șoarecilor – cei mai apropiați rude evolutivi – în detaliu.
Studiul a raportat ulterior că această diferență se datorează unui număr mai mare de neuroni în stratul profund și nu doar unei suprafețe mai mari a stratului. „Ne-am dorit să vedem cum apare această diferență în numărul neuronilor din stratul profund”, afirmă Yuki Yamauchi, autor principal al studiului. „Folosind o tehnică de etichetare a celulelor la șobolani și șoareci, am observat că celulele progenitoare neuronale ale șobolanilor au produs mai mulți neuroni în stratul profund.”
O celulă progenitoare neuronală este un tip de celulă stem care generează neuroni în timpul dezvoltării creierului. Pentru a înțelege de ce creierele de șobolan creează mai mulți neuroni în stratul profund în timpul dezvoltării timpurii, s-a evaluat momentul producerii neuronilor din straturile superioare și profunde la șoareci și șobolani.
Interesant este că șoarecii au produs neuroni în stratul profund timp de una sau două zile înainte ca celulele progenitoare să înceapă să producă neuroni din stratul superior, în timp ce șobolanii au continuat să producă neuroni din stratul profund timp de aproximativ patru zile înainte de a face această schimbare. Această diferență între șobolani și șoareci este probabil cauzată de momentul diferit al expresiei moleculelor implicate în semnalizarea Wnt, un proces deja cunoscut ca fiind important pentru reglementarea momentului dezvoltării corticale.
Glicoproteinele Wnt sunt esențiale pentru activarea diverselor procese celulare, iar șobolanii au avut o expresie prelungită a genelor de semnalizare Wnt, ceea ce a dus la o producție extinsă de neuroni din stratul profund.
Pe lângă evidențierea structurii corticale neobișnuite a șobolanilor în raport cu alte mamifere, am demonstrat că această variație apare din diferitele „rate de îmbătrânire” ale celulelor progenitoare neuronale. Această descoperire lărgește înțelegerea noastră asupra mecanismelor diferite care stau la baza structurii divergente a creierului între speciile înrudite.
Aceste descoperiri din cortexul în dezvoltare al șobolanilor vor contribui la o înțelegere mai profundă a evoluției creierului uman. În consecință, acest lucru ar putea ajuta la lărgirea cunoștințelor despre mecanismele care stau la baza tulburărilor de dezvoltare și neurologice, având aplicații promițătoare în medicina regenerativă.
